氧還原ORR的全測試總結(jié)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上Nafion溶液為1ml稀釋成50ml，溶劑乙醇，異丙醇，DMF等與催化劑材料有關催化劑墨水濃度一般為5mg/ml，負載量不要超過400ug/cm2作為參照的貴金屬催化劑負載量小于這個值，自行掌握，以一半居多電解液0.1M的KOH，分別測試N2充滿的CV，O2充滿的CV和LSV。N2 CV活化，活化圈數(shù)自己實驗掌握，掃速為100mV，電壓窗口略小于或等于CV測試窗口。N2 CV測試，電壓窗口與參比電極有關，一般要換算成標準氫電極RHE，換算公式依據(jù)能斯特方程：E(RHE) = E(SCE) + 0.0591pH + 0.24 對于0.1M KOH是E(SCE)+1.0

2、083E(RHE) = E(NHE) + 0.0591pHE(NHE) = E(Ag/AgCl) + 0.197，也有+ 0.21的，這里有疑問飽和甘汞電極SCE，一般氫電極NHE對于SCE的CV測試參數(shù)一般畫圖的時候畫到-0.8，轉(zhuǎn)換到RHE的時候范圍是0.2到1.2，因為氧氣還原和氧化的平衡電位為1.23V，ORR的過電位就是比這個值的部分小的部分，過電位越小，能量轉(zhuǎn)換效率越高因此對于ORR就是電位，無論起始還是半波都是越正越好O2 CV測試，參數(shù)跟N2一樣O2 LSV測試參數(shù)測試從0.2掃到-1因為電極上發(fā)生的是氧還原反應，電位從正到負是還原過程穩(wěn)定性測試有兩種，一種是測i-t曲線，電位

3、選擇發(fā)生極限擴散后的電位，對于SCE一般-0.3或者-0.4，時間一般要數(shù)萬秒，另一種是循環(huán)幾千圈CV后測LSV轉(zhuǎn)移電子數(shù)的測定也有兩種方法一種是利用K-L方程，這里引申一下解析K-L方程首先是Levich方程即L方程i是極限擴散電流，注意這個不是實際測得的極限擴散部分電流，A是電極幾何面積，D為擴散系數(shù)，v為粘度系數(shù)，C為濃度，w為角速度，n為轉(zhuǎn)移電子數(shù)這里有時直接用電流密度j，那么方程中就去除面積A另外這里的系數(shù)0.62，對應角速度w，單位為rad/s，而有時系數(shù)為0.2，對應轉(zhuǎn)數(shù)N，單位為r/min，換算公式w=2pai*N或者w=pai*N/30，跟單位有關但是實際測試情況為Koute

4、cky-Levich方程，即K-L方程這里的ik為無任何傳質(zhì)作用時的電流，也就是動力學控制電流，實際測試極限擴散部分的電流是這個電流和理論極限擴散電流共同組成的因此求算轉(zhuǎn)移電子數(shù)是極限擴散電流的倒數(shù)對角速度平方根倒數(shù)作圖，得到的斜率除去常數(shù)，剩下的就是n了另外這個ik動力學控制電流也是評估材料活性的標準之一，相對測試的極限擴散電流，這個電流更為權(quán)威，具體方法也是根據(jù)K-L方程得到這里J是當前電壓的測試電流密度，Jd為極限擴散電流密度，注意這里不是很清楚，不知道是用的測定的值還是通過轉(zhuǎn)移電子數(shù)計算得到的值。不過顯然在某個電壓下，當前測試的電流密度越大的那個，其Jk也就越大，一般討論的是某個半波電

5、位處的Jk另一種測定n的方法是通過旋轉(zhuǎn)圓盤圓環(huán)電極RRDE，測試雙氧水分解RRDE是雙工作電極，在環(huán)上施加恒定電壓，可以分解盤上產(chǎn)生的H2O2，并達到極限擴散對于CHI，這里五根線里面黑色的是地線，雙工作電極分別接綠線和黃線設定參數(shù)為Electrode 2那里對于雙氧水的堿性分解電位為1.48V vs. RHE處理數(shù)據(jù)用的公式為或者這里的N叫環(huán)捕集系數(shù)，在圓盤電極上發(fā)生反應，反應產(chǎn)物通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移至圓環(huán)電極上發(fā)生反應，但是由于溶液的徑向流動部分產(chǎn)物會帶往圓盤的邊緣和擴散到溶液內(nèi)部，因此產(chǎn)物并不能得到完全反應，因此生成的產(chǎn)物與在環(huán)電極上被反應的產(chǎn)物之比為收集系數(shù)，需要測定，測定是在10mM的K3Fe(CN)6+溶劑，這里溶劑有用體系，有用KNO3，有用KCl，不清楚區(qū)別，測定條件是涂抹了催化劑，O2飽和，掃LSV，LSV設定與正常一樣，得到的環(huán)